数字锁相放大算法MATLAB仿真平台的设计与实现

数字锁相放大(DLIA,Digital Lock In Amplifier)技术是信号分析和处理中的常用方法之一.本文在DLIA基本原理及算法的基础上,利用MATLAB开发环境,设计了基于MATLAB的DLIA算法仿真分析平台,实现了DLIA算法的仿真.本文DLIA仿真分析平台可对DLIA算法中的关键参数设置进行综合评估,并对用户所设置算法及参数的适用性进行分析,较好地满足信号处理算法设计的需要,具有很强的实用性.     

动态多频数字锁相算法及其应用

该文提出一种动态多频锁相算法。与传统锁相方法相比,该算法不需要选择参考信号的类型,在继承了传统锁相方法高信噪比优点的基础上,能够锁出由一个基频和多个倍频分量合成的复合信号的幅值,从而获得更多的有用信息。同时,采用动态调整参考信号频率的方法,有效地解决了实际信号频率漂移引起的幅值求取误差问题。应用于NDIR红外气体浓度检测的结果表明,该算法可以增大检测量程,并提高系统检测灵敏度。     

毫米波数字锁相稳频的研究

本文对一种毫米波数字锁相环路进行了理论分析,给出三阶环路的基木关系式和稳定性判据,从而计算出环路工作参数。实现了8mm速调管振荡器的数字锁相稳频。实验表明,这种环路较易入锁且锁定可靠。     

数字锁相放大器的实现研究

基于DSP设计了一种采样频率可控的数字锁相放大器。针对数字锁相放大器对低通滤波器性能的要求,采用CIC和降采样的方法,实现了一种高效的窄带低通滤波器。测试结果表明,在采样频率为500kHz时,低通滤波器的通带截止频率可达0.5Hz;当输入信号幅度为5～150mV时,系统测试的相对误差小于0.5%;当输入信号幅度为1～50μV时,系统测试的相对误差小于2%;同时系统在1～120kHz的工作范围内,具有较好的一致性。     

状态预估法扩展数字锁相环的锁相区间

提出了一种扩展正过零检测数字锁相环锁相区间的方法.首先建立了锁相环路未受控时误差变量的非线性动力学模型,得到误差变量在不动点处线性化近似预测值;然后取此近似预测值的非线性函数进行反馈控制,扩展了环路锁相区间;最后分析了受控数字锁相环的稳定性并给出了仿真结果,结果不仅证实了该方案的正确性和有效性,而且表明该方法比延迟反馈方法更加优越.     

基于数字锁相放大器的甲烷气体检测仪设计

针对甲烷气体浓度实时检测的要求,设计了一型基于谐波检测原理的检测仪器。该仪器由DFB激光器、准直器、角反射器构成高信噪比光路系统,由数字锁相放大器提取甲烷气体吸收后的一次和二次谐波,并采用标准仪器校准、最小二乘拟合等方法,得到了甲烷气体浓度计算公式,最大测量误差不超过1.1%。测试表明：该仪器通过高性能光路系统和数字电路提取微弱信号,提高了仪器工作稳定性和检测信噪比,测量误差满足使用要求。     

基于CORDIC算法的数字下变频器

提出一种基CORDIC算法的数字下变频实现方法。首先介绍了CORDIC算法的基本原理，然后讨论了数字下变频中本地数字压控振荡器的CORDIC算法实现。由于采用算法到结构的映射思想，使得该算法能成功地用FPGA来实现，并得到了实践验证。     

利用数字锁相放大器进行谐波探测的实验研究

利用数字锁相放大器处理光谱信号的高次谐波,并实现了计算机对锁相放大器的控制。通过对Ｃｓ原子Ｄ２线的谐波探测,研究结果表明：锁相放大器用于探测气体的高次谐波（高于二次）的直接吸收光谱,可以得到较常见的二次谐波探测更高的信噪比。     

基于数字功率控制的红外锁相激励技术

为改进红外锁相热成像检测中的热调制激励效果, 提高系统集成和使用性能, 引入了数字功率控制技术。以可控硅为功率元件, 推导控制角与功率的关系。以正弦调制激励为例, 通过数值计算求解控制角随时间的变化规律, 基于数字电路设计导通角控制算法和实现方法建立了实验平台并进行了实验验证和对比。结果表明: 该方法的功率控制精度高, 热成像波形的保真度明显优于常规激励技术, 体积和结构也得到改善, 电磁安全性满足要求, 可以更好地应用于红外锁相热成像检测中。     

FPGA主控型数字锁相放大器设计及光谱测量EI北大核心CSCD

针对激光传输实验中传输内通道空间狭小、CO_(2)浓度低的特点,结合波长调制TDLAS技术,设计了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的数字锁相放大器,实现锁相放大和数据采集功能一体化,并将其成功应用于低浓度CO_(2)检测中。为解决低浓度CO_(2)吸收微弱、噪声强等问题,设计了高精度ADC模块,电压分辨率可达0.3 mV;基于DDS原理内部产生正余弦参考信号,保证谐波信号单一性,且实现参考信号频率可调节,覆盖范围1~40 kHz;改进了CIC滤波器,并通过降采样级联FIR滤波器的方式,以较少的硬件资源消耗实现窄带低通滤波,积分时间200μs~20 ms可调;基于CORDIC算法实现平方和开根运算,相较于JPL算法精度更高。为系统更加小型化,基于Qt实现上位机并结合串口通信,使锁相放大器兼具数据采集处理功能。常温常压光程30 m条件下,测量了CO_(2)在2μm波段的吸收光谱,获得波长调制吸收光谱信噪比为102.6,相较于直接吸收信噪比8.8,提高约11.7倍;设计并开展低浓度CO_(2)标定实验,获取二次谐波信号幅值和CO_(2)浓度之间的线性关系,相关度为0.996;在纯氮气条件下,利用Allan方差评估了系统性能,平均时间为2 s时,系统检测下限1.30 ppm(1 ppm=10−6),平均时间为180 s时,系统检测下限0.19 ppm;分析了系统响应时间,可在0.5 s内获取气体浓度。实验结果表明,设计的数字锁相放大器具有测量灵敏度高、参数可调节、能够实时处理和小型化的特点,可满足传输内通道中低浓度CO_(2)的检测需求。     

波长调制光声气体检测用锁相放大器的优化设计

首先介绍了波长调制光谱检测技术的原理,并分析了甲烷在1654 nm波长处的一次谐波频谱特性.然后分析了低通滤波器对波长调制光谱中一次谐波的影响,并给出了低通滤波器截止频率的选择范围.最后设计了模拟锁相放大器,其采用的二阶低通有源滤波器在滤波性能上比传统的RC低通滤波器有较大的提升.实验结果表明,经过优化的锁相放大器能够...     

基于数字锁相技术的近红外水果糖度检测装置设计

针对水果糖度快速、无损和连续测量的要求,设计了一套基于近红外光谱原理的无损水果糖度检测装置。该装置采用半导体激光器作为发射光源,光电管接收信号,数字锁相放大器提取微弱信号,并通过校准对比、曲线拟合等数据处理方法,得到了水果糖度的计算公式,实际测量误差在3%以内。试验表明：该装置解决了普通发光管和模拟检测电路带来的干扰和温漂等问题,提高了装置稳定性,测量误差满足装置设计要求。     

一种基于DWT域的数字水印算法

数字媒体版权保护已变得十分迫切和需要，有效的版权确认方法是实现有效版权保护的前提。本文结合Arnold置乱方法，提出了一种有效的数字图像水印方法。该算法通过将置乱后的数字水印嵌入到原始载体图像的L级小波逼近子图，取得了不错的结果。实验证明，该方法嵌入的数字水印不但具有较好的不可见性。而且对图像噪声、滤波等攻击具有较好的鲁棒性。     

基于混合粒子群算法的计算卸载成本优化

为了满足用户日益增长的计算密集型和时延敏感型服务需求,同时最小化计算任务的处理成本,在时延约束下,该文针对超密集异构边缘计算网络,构建了有关任务卸载、无线资源管理、计算资源块分配的联合优化问题。考虑到所规划的问题具有非线性和混合整数的形式,且为满足约束条件及提升算法收敛速率,通过改进分层自适应搜索(HAS)算法设计了混合粒子群优化 (HPSO)算法来求解所提出的问题。仿真结果表明,HPSO算法明显优于现有算法,能有效降低任务处理成本。     

基于FPGA的LIA设计及其在光声检测中的应用

设计并实现了基于FPGA的数字双相锁相放大器,并应用于光声瓦斯气体传感器的研究。通过对不同浓度瓦斯气体的测试结果表明,该锁相放大器可以有效提取微弱的光声信号,检测出气体的浓度,当气体浓度在0%~3%范围内变化时,锁相放大器的输出具有较好的线性度,低通滤波器的截止频率可达5 Hz,输入信号频率在10 kHz以内时系统输出具有较好的一致性。     

基于锁相放大器的光纤电流互感器研究

为了测试光纤电流互感器中由于Faraday效应引起的旋转量,提出了采用锁相放大器处理信号的方法,改进了传统的将交流成分与直流成分相除的方法。系统将采集信号做单端电压输入测试和差分电压输入测试,并比较了单端输入与差分输入的测试效果,定性分析了输出幅值与被测电流的关系。测试结果表明,锁相放大器输出幅值与被测电流具有线l陛关系,且差分输入较单端输入幅值大、线性度好、对外界干扰抑制性强。其成果为进一步研究基于旋光效应的光纤电流互感器的应用奠定了基础。     

基于方向相关性的误差扩散算法

针对传统误差扩散中的"龟纹"和"伪轮廓"现象,在基于标准误差扩散算法的基础上,提出一种基于方向相关性的误差扩散算法。根据图像的梯度值把图像分为背景区域和边缘区域。在背景区域采用标准的误差扩散算法进行半色调处理,在边缘区域采用基于方向相关性的算法进行半色调处理。该算法既保持了标准误差扩散算法的优点,又减少了伪轮廓现象。     

基于数字波束形成的自动跟踪系统

针对多目标测控问题,提出了一种实用的利用基于圆阵的数字波束形成技术来实现目标跟踪的系统。在系统实际工作于噪声和干扰环境中时,为避免计算梯度时可能出现的数值突变,提出了一种修正的梯度跟踪自适应算法,可靠地实现了权值更新,并对各阵元输出进行加权合并,以获得最大信号输出,同时实现对目标方位角和俯仰角的自动捕获和跟踪,且跟踪迅速、正确、稳定。仿真结果表明了所提出的方案的正确性。